【文章內(nèi)容簡介】 信模塊，是適應(yīng)信息化的 PLC 產(chǎn)品。CS1 系列具有中型機的規(guī)模、大型機的功能，是 一種極具推廣價值的新機型。大型機有 C1000H、C2022H、CV （ CV500／CV1000 ／CV2022 ／CVM1）等。 7 / 46C1000H、C2022H 可單機或雙機熱備運行，安裝帶電插拔模塊，C2022H 可在線更換 I/O 模塊；CV 系列中除 CVM1 外，均可采用結(jié)構(gòu)化編程， 易讀、易調(diào)試，并具有更強大的通信功能。 松下公司的 PLC 產(chǎn)品中，F(xiàn)PO 為微型機，F(xiàn)P1 為整體式小型機，F(xiàn)P3 為中型機，F(xiàn)P5/FPFP10S（FP10 的改進型）、FP20 為大型 機，其中 FP20是最新產(chǎn)品。松下公司近幾年 PLC 產(chǎn)品的主要特點是：指令系統(tǒng)功能強；有的機型還提供可以用 FPBASIC 語言編程的 CPU 及多種智能 模塊，為復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)提供了軟件手段；FP 系列各種 PLC 都配置通信機制，由于它們使用的應(yīng)用層通信協(xié)議具有一致性，這給構(gòu)成多級 PLC 網(wǎng)絡(luò)和開發(fā) PLC 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序帶來方便三菱公司的 PLC 是較早進入中國市場的產(chǎn)品。其小型機 F1/F2 系列是 F 系列的升級產(chǎn)品，早期在我國的銷量也不小。F1/F2 系列加強了指令系統(tǒng)，增加了 特殊功能單元和通信功能，比 F 系列有了更強的控制能力。繼 F1/F2 系列之后，20 世紀(jì) 80 年代末三菱公司又推出 FX 系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò) 功能等方面都有了全面的加強。FX2 系列是在 90 年代開發(fā)的整體式高功能小型機，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N 幾年推出的高功能整體式小 型機，它是 FX2 的換代產(chǎn)品，各種功能都有了全面的提升。近年來還不斷推出滿足不同要求的微型 PLC，如 FXOS、 FX1S、FX0N、FX1N 及 α系列 等產(chǎn)品。三菱公司的大中型機有 A 系列、QnA 系列、Q 系列，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，I/O 點數(shù)可達(dá) 8192 點。其中 Q 系列具有超小的體積、豐富的機型、靈活的安裝方式、雙 CPU 協(xié)同處理、多存儲器、遠(yuǎn)程口令等特點，是三菱公司現(xiàn)有 PLC中最高性能的 PLC。 PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能CPU 運算和控制中心 它在整個系統(tǒng)中起“心臟”作用。 存儲器8 / 46 具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。 系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM 組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。 用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機存取存儲器（RAM）組成。輸入/輸出接口(1) 輸入接口：輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成 PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號。 (2) 輸出接口輸出接口工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號 1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號 0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號使負(fù)載動作或不動作。 PLC 采用“ 順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 每次掃描過程。集中對輸入信號進行采樣。集中對輸出信號進行刷新。 輸入刷新過程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時，程序在進行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。9 / 46一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU 執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時間（3）指令條數(shù) 由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/ 輸出響應(yīng)延遲。 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概述 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置，它具有可靠性高，抗干擾能力強；配套齊全，功能完善，適用性強；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低等特點。一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運行和保證產(chǎn)品的電鍍時間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕 工人的勞動強度，有著非常好的經(jīng)濟效益和社會效益，電鍍生產(chǎn)線上對行車的自動控制則是電鍍生產(chǎn)線自動化控制的關(guān)鍵。 因此用PLC 來設(shè)計整個控制系統(tǒng)是不錯的選擇。 課題的選題背景及意義電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過程。簡單的理解，是物理和化學(xué)的變化和結(jié)合。隨著工業(yè)化生產(chǎn)的不斷細(xì)分，新工藝新材料的不斷涌現(xiàn)，在實際產(chǎn)品得到應(yīng)用的設(shè)計效果也日新月異，電鍍是我們在設(shè)計中經(jīng)常要涉及到的一種工藝，而電鍍效果是我們使用時間較長，工藝也較為成熟的一種效果。對于這種工藝10 / 46的應(yīng)用在我們的產(chǎn)品上已經(jīng)非常多，而通過這種的處理我們通常可以得到一些金屬色澤的效果，如高光、亞光等，搭配不同的效果構(gòu)成產(chǎn)品效果的差異性，通過這樣的處理為產(chǎn)品的設(shè)計增加一個亮點。電鍍工藝的應(yīng)用我們一般作以下用途：a:防腐蝕 b:防護裝飾 c:抗磨損 d:電性能（根據(jù)零件工作要求，提供導(dǎo)電或絕緣性能的鍍層）e:工藝要求。一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運行和保證產(chǎn)品的電鍍時間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動強度，有著非常好的經(jīng)濟效益和社會效益，電鍍生產(chǎn)線上對行車的自動控制則是電鍍生產(chǎn)線自動化控制的關(guān)鍵。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計有兩臺行車、三臺行車和四臺行車工作，每臺行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運行；對于行車的自動控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器 PLC 作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動化程度更高。用 PLC 輔以變頻器對電鍍自動生產(chǎn)線行車進行自動控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強的特點，是一種很有效的自動控制方式，是電鍍生產(chǎn)實現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動化生產(chǎn)的發(fā)展方向。 控制對象的設(shè)計要求詳述電鍍的工作流程如圖 ：啟動——吊鉤上升——上限行程開關(guān)閉合——右行至 1 號槽上方——XK1 行程開關(guān)閉合——吊鉤下降進入 1 號槽——下限行程開關(guān)閉合——電鍍延時——吊鉤上升……，由 6 號槽內(nèi)吊鉤上升，然后左行至左限位，吊鉤下降至原位，即原位。按照要求，我們要實現(xiàn)以下工作方式：原位：表示設(shè)備處于初始狀態(tài)，吊鉤在下限位置，行車在左限位置。連續(xù)工作：當(dāng)?shù)蹉^回到原點后，延時一段時間（裝卸零件），自動上升11 / 46右行，按照工作流程要求不停的循環(huán)。 單周期工作：設(shè)備始于原點，按下啟動按鈕，設(shè)備工作一個周期，然后停于原點，要重復(fù)第二個工作周期，必須再按一下啟動按鈕。12 / 46第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ⑴PLC 控制系統(tǒng)類型① 由 PLC 構(gòu)成的單機控制系統(tǒng)。② 由 PLC 構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)。③ 由 PLC 構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)。④ 用 PLC 構(gòu)成遠(yuǎn)程 I/0 控制系統(tǒng)。⑵ 系統(tǒng)的運行方式① 手動運行方式。 ② 自 動 運 行 方 式 。⑴ 工藝要求⑵ 設(shè)備狀況⑶ 控制功能⑷ I/0 點數(shù)和種類⑸ 系統(tǒng)的先進性 ⑴ 合理的結(jié)構(gòu)型式整體式 PLC 的每一個 I／O 點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC 的功能擴展靈活方便,在 I／O 點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I／O 模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。⑵安裝方式的選擇13 / 46PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程 I／O 式以及多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程 I／O 硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程 I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程 I／O 可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠(yuǎn)程 I／O 電源；多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加 通訊 模塊。 ⑶應(yīng)用功能要求一般小型(低檔)PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶 A／D 和D／A 轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔 PLC。對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔 PLC。但是中、高檔 PLC 價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。⑷響應(yīng)速度要求PLC 是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同檔次 PLC 的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用 PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度，可選用具有高速 I／O處理功能的 PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 PLC 等。⑸系統(tǒng)可靠性的要求對于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。⑹機型盡量統(tǒng)一一個企業(yè)，應(yīng)盡量做到 PLC 的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：①機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。②機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平14 / 46的提高。③機型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。根據(jù)自動化電鍍生產(chǎn)線的控制要求以及以上根據(jù)，我們采用了德國西門子PLC S7200 CPU226 型號，此類型 PLC 無論獨立運行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各種控制任務(wù)。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復(fù)雜的自動控制。其應(yīng)用領(lǐng)域包括各種機床、紡織機械、塑料機械、電梯等行業(yè)。S7200 CPU226 通訊功能完善，具有極高的性能價格比是很突出的特點，也是我們采用它的主要原因。 PLC 為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號有兩部分，一部分是原點、單周期、連續(xù)等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號和傳感器信號作為 PLC 的輸入變量，經(jīng)過 PLC 的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器， 然后在 PLC 內(nèi)部進行邏輯運算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動電機來控制行車的運行和吊鉤的升降 I/O分配表及其端子接線圖在本次系統(tǒng)設(shè)計中，我們定義的 I/O 分配表如表 21 所示。將 18 個輸入信號和 8 個輸入信號按各自的功能類型分好，并與 PLC 的 I/O 點一一對應(yīng)，編排地址如下表。數(shù)字量擴展模塊的地址分配是從最靠近 CPU 模塊的數(shù)字量模塊開始，在本機數(shù)字量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞增，本模塊高位實際位數(shù)未滿 8 位的，未用位不能分配給 I/O 鏈的后續(xù)模塊，模擬量擴展模塊的地址是從最靠近 CPU 模塊的模擬量模塊開始，在本機模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增。我們定義的 I